bazele ingineriei autovehiculelor rutiere

94
1 NOğIUNI INTRODUCTIVE A. NOğIUNI ELEMENTARE DESPRE AUTOVEHICULELE RUTIERE VEHICUL – Mijloc de transport, cu sau f ăUă autopropulsie, destinat deplasării pe o cale de comunicaĠ ie terestră, subterană, acvatică, aeriană, cosmică. AUTOVEHICUL – Vehicul autopropulsat suspendat pe roĠi, úenile, t ălpi de alunecare sau pernă de aer, care serveúte la transportul pasagerilor úi/sau bunurilor, la tractarea de remorci, semiremorci úi utilaje, precum úi la efectuarea unor lucrări speciale (în agricultură, construcĠii, amenajări de terenuri etc.). AUTOVEHICUL RUTIER – Autovehicul destinat deplasării pe o cale rutieră sau chiar pe teren neamenajat. AUTOMOBIL – Vehicul rutier carosat úi suspendat elastic pe cel puĠ in trei roĠi, care se deplasează prin mijloace de propulsie proprii pe o cale rutieră sau chiar pe teren neamenajat; este destinat transportului, direct sau prin tractare, al persoanelor úi/sau bunurilor, sau efectuării unor servicii speciale. AUTOTURISM – Autovehicul având cel mult nouă locuri, inclusiv cel al conducătorului, destinat transportului de persoane úi/sau eventual de bunuri; poate tracta o remorcă. AUTOBUZ – Autovehicul având mai mult de nouă locuri pe scaune, inclusiv cel al conducătorului, úi care prin construcĠie úi amenajare este destinat transportului de persoane úi, eventual, bagaje. AUTOCAMION – Autovehicul utilitar destinat transportului de bunuri pe o platformă, cu sau făUă obloane úi care poate fi acoperit ă cu o prelată sau într-o caroserie închisă. TRACTOR – Autovehicul care dezvolt ă forĠă de tracĠiune mare la un dispozitiv de remorcare (cârlig, bară de remorcare, úa etc.), folosit la tractarea sau la purtarea unor utilaje úi maúini agricole, la tractarea remorcilor sau semiremorcilor, precum úi la remorcarea úi acĠ ionarea unor utilaje folosite în silvicultură, în construcĠii etc. TREN RUTIER – Ansamblu rutier format dintr-un vehicul tractor úi una sau mai multe remorci sau semiremorci.

Upload: sylviaionescu

Post on 19-Nov-2015

225 views

Category:

Documents


12 download

DESCRIPTION

inginerie auto motoare

TRANSCRIPT

  • 1

    NO IUNI INTRODUCTIVE

    A. NO IUNI ELEMENTARE DESPRE AUTOVEHICULELE RUTIERE

    VEHICUL Mijloc de transport, cu sau f autopropulsie, destinat deplas rii pe o cale decomunica ie terestr , subteran , acvatic , aerian , cosmic .

    AUTOVEHICUL Vehicul autopropulsat suspendat pe ro i, enile, t lpi de alunecare saupern de aer, care serve te la transportul pasagerilor i/sau bunurilor, la tractarea de remorci,semiremorci i utilaje, precum i la efectuarea unor lucr ri speciale (n agricultur , construc ii,amenaj ri de terenuri etc.).

    AUTOVEHICUL RUTIER Autovehicul destinat deplas rii pe o cale rutier sau chiar pe terenneamenajat.

    AUTOMOBIL Vehicul rutier carosat i suspendat elastic pe cel pu in trei ro i, care se deplaseazprin mijloace de propulsie proprii pe o cale rutier sau chiar pe teren neamenajat; este destinattransportului, direct sau prin tractare, al persoanelor i/sau bunurilor, sau efectu rii unor serviciispeciale.

    AUTOTURISM Autovehicul avnd cel mult nou locuri, inclusiv cel al conduc torului,destinat transportului de persoane i/sau eventual de bunuri; poate tracta o remorc .

    AUTOBUZ Autovehicul avnd mai mult de nou locuri pe scaune, inclusiv cel al conduc torului,i care prin construc ie i amenajare este destinat transportului de persoane i, eventual, bagaje.

    AUTOCAMION Autovehicul utilitar destinat transportului de bunuri pe o platform , cu sau fobloane i care poate fi acoperit cu o prelat sau ntr-o caroserie nchis .

    TRACTOR Autovehicul care dezvolt for de trac iune mare la un dispozitiv de remorcare(crlig, bar de remorcare, a etc.), folosit la tractarea sau la purtarea unor utilaje i ma ini agricole,la tractarea remorcilor sau semiremorcilor, precum i la remorcarea i ac ionarea unor utilajefolosite n silvicultur , n construc ii etc.

    TREN RUTIER Ansamblu rutier format dintr-un vehicul tractor i una sau mai multe remorcisau semiremorci.

  • 2

    B. STRUCTURA AUTOVEHICULULUI RUTIER

    Sistemele unui autovehicul:

    grupul moto propulsor;- motorul sursa de energie mecanic a autovehiculului;motor termic (M.A.I., turbin cu gaze, motor cu abur); motor electric;- stocarea energiei: rezervor pt. combust. conven ional, butelii pt. combust. gazo i, baterii deacumulatoare, celule fotovoltaice;- transmisia transmite mi carea de la motor la sistemul de rulare, asigurnd o corectcorelare ntre regimul de deplasare a automobilului i regimul de func ionarea motorului;- sistemul de rulare asigur contactul cu solul i preluarea for elor cu care acestareac ioneaz asupra autovehiculului pentru a asigura deplasarea lui conform dorin eiconduc torului;

    sistem de rulare cu ro i;sistem de rulare cu enile; etc.

    cadrul structur de rezisten pe care sunt dispuse celelalte sisteme ale unui autovehicul;

    caroseria organ purt tor i protector al nc rc turii utile; are n plus rol estetic icontribuie la definirea comportamentului aerodinamic al autovehiculului; la autoturismeleactuale, cadrul i caroseria constituie un singur corp;

    suspensia asigur confortul pasagerilor la deplasarea pe drumuri denivelate icontribuie la controlul comport rii autovehiculului n deplasare;

  • 3

    sistemul de direc ie realizeaz controlul direc iei de deplasare a autovehiculului n conformitatecu dorin a conduc torului, arhitectura sa depinde de tipul sistemului de rulare;

    sistemul de frnare realizeaz reducerea vitezei autovehiculului, oprirea sa iasigurarea mpotriva deplas rii pe perioadele de sta ionare;

    sistemul de iluminare i semnalizare realizeaz condi ii de vizibilitate ct maibune pe timp de noapte i de cea i transmite celorlal i participan i la trafic inten iilede deplasare ale conduc torului;

    organele de lucru dispozitive i utilaje mbarcate, tractate sau mpinse de autovehiculdestinate efectu rii unor lucr ri speciale;

    sistemele de siguran activ i pasiv sisteme de control automat al motorului,transmisiei, sistemului de frnare, suspensiei, etc., respectiv saci gonflabili(airbag-uri), centuri de siguran .a.

  • 4

    CAPITOLUL I

    CARACTERISTICILE CALITATIVE SI FUNCTIONALE ALE UNUIAUTOMOBIL

    1.1. Tipul automobilului si destina ia acestuia

    automobile de transport automobile speciale (automacarale, automobile pt stingerea incendiilor, automobile pt interven ii sanitare)

    1) automobile pt transportul de bunuri (VEHICULE UTILITARE) pot tracta remorci2) - automobile pt transport persoane3) - automobile pt transportul bunurilor si persoanelor

    VEHICULELE UTILITARE sunt alc tuite din:

    - autocamioane clasificare STAS 11908 -80 in func ie de capacitatea de nc rcare si felul platformei

    - vehicule utilitare speciale STAS 6689/1 -81 automobilele destinate transportului de persoane si/sau bunuri pt care sunt necesare amenaj ri speciale

    - automobilele destinate efectu rii unui serviciu specializat (autocisterne ptdiferite materiale, vehicule de pompieri, vehicule de salubritate, etc)

  • 5

    AUTOTURISME automobilele destinate transportului a cel mult 9 persoane pescaune (inclusiv conduc torul) STAS 6689/1 81Denumiri: berlina, berlina decapotabila, limuzina, break (familial) break utilitar,cupeu, coupe, cabrioleta, autoturism de teren

    AUTOBUZE automobilele cu cel pu in 10 locuri pe scaune (inclusivconduc torul) destinate transportului de persoane si bagaje au 1 sau 2 nivele sipot tracta remorci STAS 6689/1 81 - in func ie de nr locuri pe scaune, condi iile de transport,anumite particularit i constructive, alimentarea cu energie se clasifica in:- microbuz (minibus) nr scaune < 17- autobus urban- autobus interurban- autobus de cursa lunga (autocar)- autobus articulate- troleibuzautomobilul care tracteaz remorci = vehicul tractor de remorca=autoremorcher

    automobilul care tracteaz semiremorci = vehicul tractor de semiremorca = autotractor

    1.2. Tipul caroseriei- este definit de tipul automobilului, cu unele preciz ri

    Exemplu: - pt autoturisme caroseria se poate configura sub forma a 3 corpuri (treivolume) sau 2 corpuri (doua volume)- prin tema de proiectare se poate impune sa fie vorba de caroserie autoportanta

    1.3. Tipul motorului si particularit ile sale

    Automobilele sunt echipate cu m.a.i cu pistoane:- m.a.s. (OTTO)- m.a.c. (DIESEL)- motor cu pistoane rotative tip Wankel

    Tipul motorului se stabile te de c tre proiectant poate exista o familie de motoarediferen iate prin cilindreea totala sau existenta supraaliment rii care echipeazsuccesiv un acela i asiu de autoturism

    1.4. Tipul transmisiei

    Transmisia poate fi:- mecanica (cea mai r spndita cu trepte)- hidromecanica- electrica

  • 6

    Transmisia mecanica continua poate fi :- cu fric iune (cu elemente flexibile: curea, lan uri, roti de fric iune)- cu impulsuri

    Din pdv al comenzii transmisiile sunt:- cu comanda manuala- automate

    Transmisia automobilului poate fi cu recuperarea energiei la frnare diverse solu iide principiu

    1.5. Tipul pun ilor

    Stabilirea tipului pun ilor se realizeaz de c tre proiectant;

    Pt autocamioane si autobuze clasa unei pun i este definita de sarcina statica maximapt care este proiectata.

    1.6. Tipul sistemului de conducere

    Tipul sistemului de direc ie se stabile te de c tre proiectant, iar uneori se poateimpune utilizarea unei servodirectii;

    Pt sistemul de frnare exista solu ii consacrate care nu trebuie impuse prin tema deproiectare;

    In tema de proiectare se pot impune o serie de sisteme care mbun escperformantele de frnare si stabilitatea la frnare:

    - sistemul antiblocare a ro ilor ABS- sistemul de reparti ie automata a for elor de frnare la pun i numit sistemul

    electronic de reparti ie a for elor de frnare EBD Electronic BrakeDistribution

    - sistemul electronic de asistare a frnarii

    Solu ii de perspectiva: - frna electrica de parcare, sistem de frnare electro-hidraulic,sistem de frnare electromecanic.

    Sistemul de conducere al unui automobil este completat cu o serie de sistemeelectronice de reglare si comanda care mbun esc stabilitatea si maniabilitateaautomobilului, ajutnd conduc torul sa realizeze deplasarea in siguran a:

    ABS - sistemul antipatinare a ro ilor ASR- sistemul electronic de stabilitate ESP (cu acronimele ASMS, ASTC, CBWBS, DSC, etc)

  • 7

    CAPITOLUL II

    CARACTERISTICILE CANTITATIVE SI PERFORMANTELE UNUIAUTOMOBIL

    2.1. Formula ro ilor

    2. Npt x 2. NpmNpt nr total al pun ilorNpm nr pun ilor motoare

    Exemple: 4x2; 4x4; 6x2; 6x4; 8x4; 8x6; 8x8

    Pt un automobil de teren cu 2 pun i se impune formula ro ilor 4x4

    2.2. Capacitatea de transport (nc rcare)

    Pt automobilele care transporta bunuri capacitatea de transport se exprima prin masautila maxima calculata ( SR ISO 1176: 1998) notata mun [kg; t]

    Alte denumiri: masa utila maxima constructiva, masa utila nominala, sarcina utilanominala.

    Pt automobilele care transporta fluide se indica natura si volumul acestora exprimat inlitri.

    Pt automobilele care transporta bunuri cu densitate redusa pe langa mun se precizeazsi volumul minim disponibil [m3] pt nc rc tura (exemplu- pt transportul de confec ii)

    Pt automobilele care transporta materiale in vrac se indica fie mun (pt ciment), fiemun mpreuna cu volumul corespunz tor (cazul betonierelor care transporta asfalt)

    Pt automacarale se precizeaz sarcina maxima a macaralei, iar pt automobilele desalubritate pt de euri sunt indicate volumul util si gradul de compactare al de eurilor.

    Pt autoturisme in mod indirect capacitatea de transport se exprima prin cilindreeatotala a motorului Vh [l; cm3] cu care acestea sunt echipate.

    PERFORMANTELE AUTOMOBILELOR = calit ile de trac iune si de frnareale acestora

  • 8

    2.3. Performante de trac iune pt regimul uniform de mi care

    a) Viteza maxima a automobilului in palier vmax [km/h] viteza maxima dedeplasare a automobilului cu mun care se deplaseaz pe un drum rectiliniu siorizontal (palier) fiind cuplata treapta de priza directa si cu motorulfunc ionnd la sarcina totala

    - drum modernizat acoperit cu asfalt sau beton, viteza maxima a vntului < 3m/s; temperatura mediului ambiant (-5300 C); presiunea atmosferica - 1 bar;pe traseul de ncercare se admit pante de cel mult 0,5% pe lungimi < 50 m.

    b) Viteza constanta v1 [km/h] cu care automobilul trebuie sa urce o panta de oanumita valoare la deplasarea pe un drum modernizat cu suprafa a uscata.

    c) Viteza minima vmin [km/h] cu care automobilele cu mun calculata trebuie sase poat deplasa pe un drum in palier in stare foarte buna. Pt automobilele cucapacitate mare de trecere se impune ca in teren deplasarea sa se poat realizacu o anumita viteza minima.

    d) Panta maxima pmax [%] a unui drum cu suprafa a uscata pe care automobilelecu mun calculata trebuie sa o urce cu viteza constanta.

    e) Panta maxima in treapta de priza directa pdmax [%]a unui drum modernizatcu suprafa a uscata pe care automobilul cu mun calculata trebuie sa o urce cuviteza constanta cnd este cuplata treapta men ionata.

    2.4. Performante de trac iune pt regimul neuniform de mi care

    f) Timpul de demarare de la pornirea de pe loc pana la o anumita viteza sepresupune ca motorul func ioneaz la sarcina totala, iar schimbarea treptelor seface astfel nct sa se ob in capacitatea maxima de demarare, la deplasarea peun drum modernizat in palier;

    - pt autoturisme viteza luata in considerare este 100 km/h, timpul dedemarare corespunz tor fiind notat td100 [s]

    - in localit i se adopta viteza de 50 km/h sau 60 km/h timpul fiind td50 [s]sau td60 [s]

    g) Timpul de demarare de la pornirea de pe loc necesar parcurgerii primilor 500 m(400 m) - td500 [s] sau td400 [s]

    400 m = 1 sfert de mila (1 mila terestra = 1,6 km)

    h) Timpul de demarare de la pornirea de pe loc necesar parcurgerii primilor1000 m - td1000 [s]

  • 9

    i) Timpul de repriza timpul de demarare necesar cre terii vitezei intre 2valori date;

    Valori uzuale: 50 km/h 100 km/h 60 km/h 120 km/hDemararea se poate realiza prin schimbarea succesiva a treptelor, fie doar intr-oanumita treapta, fiind necesare preciz ri in acest sens.

    Capacitatea de demarare intre doua viteze date = elasticitatea automobilului

    j) Distanta de demarare de la pornirea de pe loc corespunz toare unui anumittimp de demarare parametru utilizat mai rar (pt autoturisme se adopta uneoritimpul de 4 secunde, distanta fiind notata sd4 [m]

    k) Viteza medie a automobilului vm [km/h] trebuie precizate condi iile in care areloc deplasarea acestuia:

    - factori constructivi (ai automobilului)- factori de drum (de traseu)- factori de trafic rutier- factori de organizare a circula iei rutiere- factori de strategie a conducerii automobilului.In activitatea de transport se utilizeaz no iunile: viteza medie tehnica (cea

    mai potrivita pt aprecierea rapidit ii unui automobil), viteza medie de exploatare(corespunde mai bine condi iilor reale de deplasare) si viteza medie comerciala.Acestea se ob in prin raportarea distantei parcurse la urm torii timpi:

    - timpul efectiv de deplasare ( nu se tine seama de opririle datorate opera iilor denc rcare desc rcare si de opririle la intersec ii);

    - timpul efectiv de deplasare + timpul determinat de opririle la intersec ii;- timpul efectiv de deplasare + timpul pt nc rcare desc rcare + timpul dat de

    opririle la intersec ii

    2.5. Performante de frnare

    Performantele minime de frnare sunt stabilite prin norme in func ie de tipulautomobilului si mun calculata, automobilele fiind mp ite in clase c rora li seimpun pt omologare anumite valori minime ale decelera iei medii si valori maximeale distantei totale de frnare corespunz toare unor viteze ini iale precizate.

    Potrivit normelor pt autoturisme decelera ia minima este 5,8 m/s2, dar in modcurent decelera iile realizate dep esc 7,0 m/s2.

    2.6. Performante de consum de combustibil

    a) Consumul de control Cc [ l /100 km ] parametrul de consum alautomobilului la deplasarea pe un drum modernizat in palier cu o viteza egalacu din viteza maxima, dar nu mai mare dect 110 km/h. Masa nc rc turii

  • 10

    este 180 kg daca mun/2 < 180 kg si egala cu mun/2 in caz contrar. nc rc turainclude masa ocupan ilor si a echipamentului de ncercare.

    b) Consumurile de combustibil la vitezele constante de 90 km/h si 120 km/h,C90 [ l /100 km ] si C120 [ l /100 km ] corespund parametrilor de consum aiautomobilului la deplasarea pe un drum modernizat in palier, in acelea icondi ii de nc rcare ca la consumul de control.

    c) Consumul de combustibil la deplasarea in cicluri se respecta condi iile denc rcare de la consumul de control si se define te consumul de combustibildup un ciclu european adoptat dup 1996 conform regulamentului 15 al CEE ONU, respectiv directiva 80/1268/EWG.

    d) Consumul mixt se stabile te in Europa ca medie aritmetica a consumuluiurban si a consumurilor C90 si C120.

    e) Autonomia [km] se stabile te plecnd de la tipul si destina ia automobiluluicare se coreleaz cu consumul de combustibil si rezulta capacitatearezervorului compatibila cu cerin ele de deplasare pe automobile.

    2.7. Performan e ecologice

    Acestea sunt in leg tura cu poluarea chimica si fonica produsa de automobile.Sunt asociate si cu poluarea mediului in procesul de fabrica ie si dup scoatereaautomobilelor din uz prin intermediul materialelor din care sunt confec ionate.Poluarea chimica principala este data de produsele arderii din m.a.i. cu ac iune toxica:CO, oxizi de azot NOx si hidrocarburi HC. Se ad uga CO2 cu efectul de sera foarteimportant si particulele de evacuare ale motoarelor diesel (PM). Determinarea emisieide poluan i se face la deplasarea in cicluri si exista norme care stabilesc valorilemaxime permise ale cantit ilor de substan e poluante in [g/km] pt autoturisme si in[g/kWh] pt autovehicule grele.

    In Europa ncepnd cu 1990 aceste norme au primit denumirea generala Euro0, I, II, III, IV si V. Normelor Euro III, IV si V le corespund urm torii ani de intrarein vigoare: 2000, 2005 si 2008.

    Conform directivei Comisiei europene 2000/53/EC pt automobilele scoase dinuz ncepnd cu 2006 masa care se recupereaz si se reutilizeaz trebuie sa fie 85%din masa totala. La proiectare se tine seama de acest fapt adoptndu-se solu iiconstructive pe baza unor criterii riguroase se ntocme te o lista ro ie care con inematerialele si substan ele chimice a c ror utilizare este fie interzisa, fie se folosescintr-o concentra ie redusa.

    Exemplu: azbestul nu poate fi utilizat, cadmiul si compu ii acestuia in lacuri sivopsele se utilizeaz in concentra ii mai mici de 0,01%.

    Pt zgomotul exterior provocat de automobile exista norme stabilite prinRegulamentul nr.51 CEE ONU. In anul 2000 zgomotul avea nivelul 71 dB (A) ptautoturisme si 77 dB (A) pt autocamioane.

    2.8. Caracteristici pentru confort

    Se refer la urm toarele aspecte:

  • 11

    a) pozi ionarea corect din pdv ergonomic a organelor de comanda, a scaunelorconduc torului si ale pasagerilor, cursele si for ele de ac ionare ale diferitelororgane de comanda, intrarea si ie irea comoda din automobile exista normesau recomand ri.

    b) - oscila iile automobilului in ansambluc) vibra iile diferitelor ansambluri si par i ale automobilului si zgomotele

    produse in interiorul automobilului (nu exista norme stricte)d) temperatura, umiditatea si viteza aerului in spa iul ocupat de ofer si pasageri

    standardul SR ISO 7730:1997.

    Referitor la pct b se utilizeaz o serie de parametrii de evaluare a oscila iilorautomobilului:

    - accelera ia medie p tratica amp [m/s2] exista normele ISO 2631-1-1985/1997care stabilesc limitele de expunere la oscila iile dup cele trei direc ii pentrucorpul omenesc in func ie de timp

    - doza de vibra ii Dv [m.s-7/4] pentru o zi de lucru la limite de precau ie este de8,5 m/s1,75, iar in zona de risc este 15,0 m/s1,75

    - derivata accelera iei in raport cu timpul (socul) [m/s3] poate dep i + 10 m/s3(valori acceptabile + 2 m/s3, iar valori confortabile + 1 m/s3)

    - accelera ia / decelera ia maxima [m/s2]

    2.9. Caracteristici pentru siguran a activ si pasiv

    Siguran a activ este determinata de:- calit ile de stabilitate, maniabilitate si performantele de frnare- condi ii de vizibilitate (ziua si noaptea)- iluminarea si semnalizarea luminoasa a automobilelor- un anumit grad de confort

    Stabilitatea si maniabilitatea sunt nglobate in no iunea mai larga de inuta dedrum road holding ability SR ISO 8855:1999.

    inuta de drum se define te prin gradul de virare (subvirare si supravirare).Condi iile minime de maniabilitate sunt definite in STAS 6926/2 92.

    inuta de drum este dependenta de caracteristicile asiului, caroseriei si pneurilorsi mbun irea acesteia este asociata cu sistemele electronice de reglare men ionate.

    Siguran a pasiva este definita prin capacitatea automobilului de a protejaocupan ii s i in cazul unor coliziuni cu alte automobile sau obstacole, precum si incazul r sturn rilor. De asemenea automobilele nu trebuie sa produc r niri alepietonilor la impactul cu ace tia.

    Pt aceasta suprafe ele interioare ale automobilelor cu care vin in contact ocupan iiautomobilului nu trebuie s prezinte proeminen e ascu ite si trebuie s amortizezeocurile, un rol nsemnat revenind volanului pt protec ia conduc torului. Se folosesc

    mijloace de re inere a ocupan ilor la producerea impactului, precum si perne

  • 12

    gonflabile care m resc suprafa a de contact si amortizeaz ocurile (air-bagurimontate frontal, dar si lateral).

    Caroseria si barele de protec ie trebuie s fie astfel proiectate nct partea centrala(celula in care se afla ocupan ii automobilului) s r mn intact , energia de impactfiind preluat de restul automobilului, care trebuie s prezinte deforma ii plasticemari pentru a diminua decelera iile la producerea ocului.

    2.10. Conducerea confortabila a automobiluluiDriveability (senza ia pe care o are conduc torul in diferite situa ii de mi care) capacitatea de r spuns a automobilului la comenzile prin pedala de accelera ie si laschimbarea treptelor, func ionarea lini tita si confortul determinat de motor sitransmisie, inclusiv la schimbarea treptelor.Aspecte relevante:

    - ezitare sau ntrziere la comanda prin pedala de accelera ie;- motorul dezvolta mai putina putere dect este de a teptat pentru a ob ine viteza

    dorita;- motorul nu porne te sau nu se opre te imediat;- puterea motorului variaz , de i pedala de accelera ie este fixa (se modifica

    permanent viteza);- mers in gol neregulat si instabilitatea func ion rii;- spunsul la eliberarea pedalei de accelera ie;- zgomote si vibra ii la mersul in gol, pornirea/ oprirea motorului, deplasarea in

    regim sta ionar, schimbarea treptelor.

    rimile de evaluare obiectiva ale conducerii confortabile a autoturismului suntcorelate cu evalu rile subiective ale conduc torilor, acordndu-se note. Pentruaceasta se utilizeaz diferite metode, num rul parametrilor lua i in considerare esteaproximativ 950, fiind posibil sa se defineasc un anumit automobil ca fiind debaza din pdv al dinamicita ii (stil sportiv) si al confortului in conducere. Un rolimportant in studiul acestei probleme l are simularea.

    Fig. R spunsul automobilului la ap sarea pedalei de accelera ie

  • 13

    CAPITOLUL III

    ORGANIZAREA GENERAL A AUTOVEHICULELOR RUTIERE

    Automobilele sunt alc tuite din mai multe ansambluri, subansambluri i mecanisme care pot fimp ite n urm toarele grupe:

    a) motorul (sursa de energie)b) transmisiac) sistemul de rulare (de propulsie)d) sistemele de conduceree) caroseriaf) mecanisme de lucru i instala iile de confort.

    Schema general a amplas rii p ilor principale ale automobilelor este prezentat n Fig.3.1.

    Fig.3.1. P ile componente ale automobilului

    a) Motorul 1, care constituie sursa de energie a automobilului, transform energia chimiccombustibilului folosit n energie mecanic necesar mi rii automobilului. De regul motorul seamplaseaz n fa , dar exist situa ii de amplasare n spate a motorului la autobuze i la uneleautoturisme. La unele autocamioane pentru a m rii platforma de nc rcare motorul se plaseaz subcabin i caroserie, iar la unele autobuze sub podea ntre cele dou pun i.

    b) Transmisia serve te pentru modificarea, transmiterea i distribuirea momentului motor almotorului 1, la ro ile motoare 7 ale automobilului. Transmisia se compune din urm toarelesubansambluri: ambreiaj 2, cutie de viteze 3, transmisia cardanic 4, reductorul central 5 idiferen ialul 6.

    De la motorul 1 cuplul motor se transmite ambreiajului 2, care serve te la cuplarea idecuplarea motorului de transmisie, n vederea opririi i pornirii automobilului, precum i laschimbarea treptelor de viteze.

    Cutia de viteze 3 modific vitezele de deplasare i for ele de trac iune ale automobilului. Deasemenea, permite ob inerea mersului napoi i sta ionarea ndelungat a automobilului cu motorul nfunc iune.

    Transmisia cardanic transmite cuplul motor de la cutia de viteze la puntea motoare dinspate, iar n cazul automobilelor cu motorul n fa - transmisie pe ro ile din fa i, motor n spate -transmisie pe ro ile din spate, acest subansamblu dispare.

    Reductorul central, pe lng faptul c transmite cuplul motor la puntea din spate, particip larirea raportului total de transmitere i face n acela i timp s se transmit mi carea de la un arbore la

    altul, atunci cnd ace tia sunt dispu i unul fa de altul sub un unghi de 90.Diferen ialul d posibilitatea celor dou ro i motoare s se roteasc cu tura ii diferite, lucru

    necesar la deplasarea automobilului n viraj sau pe drumuri cu neregularit i.

  • 14

    c) Sistemul de rulare transform mi carea de rota ie n mi care de transla ie i cu ajutorullui automobilul se sprijin pe drum.

    La automobilele cu o singur punte motoare (Fig. 1), sistemul de rulare se compune din ro ilemotoare din spate 7 i ro ile de direc ie din fa 8, care sunt legate la sistemul de direc ie 9. Tot dinsistemul de rulare face parte i suspensia, n func ie de num rul ro ilor motoare i nemotoareautomobilele pot fi realizate n diferite variante dup cum urmeaz :

    4x2 sau 4x4 - autovehiculele cu dou pun i,6x2, 6x4, 6x6 - automobilele cu trei pun i,8x4, 8x8 - automobilele cu patru pun i.

    Varianta 4x2 cu punte motoare dispus n spate se ntlne te la aproape toate tipurile deautomobile, iar 4x2 cu punte motoare n fa este utilizat , de regul , la autoturisme. Varianta 4x4se folose te la autocamioanele i autoturismele cu capacitate de trecere m rit , iar variantele 6x2,6x4, 6x6, 8x4 i 8x8 se folosesc la autocamioane i autotractoare.

    d) Sistemele de conducere sunt formate din sistemul de direc ie 9 i sistemul de frnare.Sistemul de direc ie are rolul de a orienta ro ile de direc ie n func ie de felul traiectoriei mi riiautomobilului i de a asigura acestora o manevrabilitate mai bun . Sistemul de frnare asigurncetinirea sau oprirea automobilului din mers, evitarea acceler rii la coborrea pantelor iimobilizarea automobilelor oprite.

    e) Caroseria este montat pe asiul (transmisie i sistem de rulare) automobilelor i esterezervat conduc torului auto, pasagerilor sau m rfurilor transportate. La autocamioane caroseria secompune din cabin i platforma pe care se a eaz bunurile de transportat

    f) Mecanismele de lucru i instala ii de confort. La unele automobile se utilizeaz o seriede mecanisme de lucru ca priz de putere, diferite sisteme de ridicare, dispozitivul de remorcare,etc. cu ajutorul c rora puterea motorului este utilizat pentru executarea de lucr ri. La automobileleactuale se g sesc instala ii i aparatur pentru asigurarea confortului, a siguran ei circula iei icontrolului exploat rii, din care fac parte: instala ia de nc lzire i aerisire, aparatajul de bord iiluminat, centuri de siguran , etc.

    Organizarea generala a unui autovehicul nseamn dispunerea relativa a postului deconducere si a spa iului util, precum si a grupului motor-transmisie fata de pun ile autovehiculului.Prin definirea organiz rii generale a unui autovehicul se precizeaz num rul i pozi ia pun ilormotoare.

    3.1. Organizarea general a autoturismelor

  • 15

    nainte de folosirea pun ilor cu suspensii cu ro i independente motorul trebuia s fie plasat nspatele axei pun ii fa , deoarece altfel ar fi rezultat o n ime exagerat de mare a autoturismului sio nc rcare mare a acestei pun i.

    Desc rcarea pun ii spate ar fi fost nsemnat , diminund aderenta ro ilor acestei pun i.Deoarece motoarele timpului aveau puterea redus , rezultau astfel chiar si pentru modelele ieftinevalori ale cilindreei totale de (3 - 4litri), ceea ce impunea lungimi si mase mari ale motoarelor.Ampatamentul si lungimea totala a autoturismului aveau valori mari, iar scaunele din spate erauplasate deasupra pun ii spate, cu efecte d un toare asupra confortului.

    Un rol hot rtor n perfec ionarea solu iei clasice de organizare l-a avut introducerea lapuntea fa a suspensiei cu ro i independente, ceea ce a permis plasarea motorului intre ro i la on ime joas . Astfel postul de conducere si scaunele pasagerilor au fost deplasate mai n fa , celedin spate fiind aduse ntr-o zona mai favorabila din punct de vedere al confortului la oscila ii.

    Organizarea generala s-a mbun it si mai mult prin folosirea motoarelor n V mai scurte siprin introducerea suspensiei cu ro i independente la puntea din spate.

    Ast zi solu ia clasic de organizare general este adoptat la autoturisme cu motoare avndcapacitatea cilindric peste 2 litri.

    Avantaje:- nc rc ri statice ale pun ilor apropiate, iar la sarcina maxima puntea din spate este mai nc rcat(cca 56%) ceea ce este foarte favorabil trac iunii (pt automobilele de lux si cele care tracteaz );- lungime destul de mare a p ii frontale pentru deformare i deplasarea grupului motor n parteainferioar a torpedoului la o coliziune frontal ;- solicitare redus a supor ilor motorului sub ac iunea momentului la ie irea din cutia de viteza;- accesibilitate u oar la motor;- punte fa simpl , cu posibilitatea aplic rii de diverse variante constructive;- mecanism de comand a cutiei de viteze simplu;- se poate utiliza o cutie de viteza cu priz direct (randament ridicat);- utilizarea unui sistem de evacuare a gazelor de lungime mare, cu silen iozitate bun i posibilitatede montare u oar a convertorului catalitic;- nc lzire eficace a habitaclului datorit traseului de lungime mic al aerului i al apei.

    Dezavantaje:- la nc rcarea par ial a autoturismului, puntea motoare este relativ desc rcat (poate ajunge pnla 45%), ceea ce reduce capacitatea de trecere pe drum de iarn sau umed i cre te pericolulpatin rii ro ilor, mai ales la viraje strnse;- regim de mi care rectilinie mai pu in stabil dect n cazul ro ilor din fa motoare (automobiluleste mpins i nu tras);

  • 16

    - la aplicarea frnei de motor sau a frnei de serviciu moderate, la deplasarea n viraj, autoturismulsupravireaz (efectul poate fi diminuat sau nl turat prin utilizarea unei suspensii cu rotiindependente la puntea din spate, ns solu ia constructiv este destul de complex );- necesitatea utiliz rii arborelui cardanic, ceea ce complic structura transmisiei i reduce spa iul dinhabitaclu;- restric ii pentru portbagaje la o lungime data a autoturismului;- lungime mare a automobilului, mas proprie relativ mare i cost ridicat.

  • 17

    Motorul, ambreiajul, cutia de viteze si transmisia principal constituie un agregat unitardispus n partea din fa . Solu ia se caracterizeaz prin compactitate ridicat , ob inndu-se olungime total a autoturismului mai mic cu 100 300 mm fa de solu ia clasic de organizare.

    Avantaje:- bun stabilitate a mi rii (automobilul este tras i nu mpins);- o bun capacitate de trecere pe timp de iarn i pe drum ud, chiar la nc rcare par ial aautomobilului (sarcina pe ro ile motoare este relativ mare);- stabilitate bun n viraj;- sensibilitate redus la vnt lateral;- construc ie simpl a pun ii din spate;- eliminarea transmisiei cardanice (transmisie mai simpl , eliminarea unei surse importante devibra ii i confort m rit);- spa iu mare al portbagajului i zon mare de deformare la impact din spate;- nc lzire eficace a habitaclului datorit lungimii reduse a traseului apei;- sistem de evacuare a gazelor cu traseu lung, cu spa iu suficient pentru amplasarea convertizoarelorcatalitice.

  • 18

    Dezavantaje:- la nc rcarea total a automobilului, capacitatea de trecere este redus pe drum umed, cu ghea ila deplasarea n ramp ;- lungimea motorului este limitat ,- nc rcare ridicat a sistemului de direc ie (datorit sarcinii mari pe puntea de direc ie), necesitndservodirec ie;- dificult i la plasarea convenabil a casetei de direc ie;- suspensia grupului motor-transmisie este supus unui moment mare condi ionat de raportul totalde transmitere al transmisiei;- solicit ri relativ mari ale suspensiei pun ii din fa ;- arhitectura pun ii fa relativ complicat ;- producerea unor solicit ri de ncovoiere a sistemului de evacuare a gazelor datorate mi rilorgrupului motor-transmisie n timpul demar rii i frn rii;- uzare intens a anvelopelor, ro ile fiind n acela i timp de direc ie i de trac iune;- solicitarea puternic a mecanismelor de frnare la ro ile din fa .

    c) Motor spate, punte motoare spate (totul spate)

    Motorul, cutia de viteze si transmisia principal (mpreun cu diferen ialul) constituie unbloc unitar, ceea ce conduce la o construc ie compact si u oar . Se utilizeaz o suspensie cu ro iindependente.

    Avantaje:- capacitate mare de trecere, mai ales la urcarea rampelor;- posibilitatea realiz rii de accelera ii mari la demaraj;- virare neutr la limita de stabilitate, cnd motorul este amplasat n fa a axei pun ii din spate;- lungime redus a automobilului;- construc ie simpl a pun ii din fa ;- traseu scurt al fluxului de putere de la motor la ro i;- solicit ri reduse ale sistemului de direc ie;- lipsa transmisiei cardanice;- cost redus.

    Dezavantaje:- stabilitate modest a mi rii rectilinii;- supravirare accentuat cnd motorul este amplasat n spatele axei pun ii din spate;- sensibilitate la vnt lateral;- dificultate la virarea pe sol cu aderen sc zut din cauza sarcinii reduse pe puntea de direc ie;

  • 19

    - uzare intens a pneurilor la puntea din spate;- suspensia grupului motor-transmisie este supus unui moment mare condi ionat de raportul totalde transmitere al transmisiei;- traseu lung pentru comenzile motorului i transmisiei;- traseu redus al sistemului de evacuare a gazelor;- izolare fonic a motorului dificil ;- traseu lung al sistemului de nc lzire a habitaclului;- dificult i n amplasarea rezervorului de combustibil ntr-o zon sigur ;- portbagaj mic;- dificult i n realizarea modelului break.

    Analiza comparativ a solu iilor de organizare general a autoturismelor (vezi laborator)

    Autoturisme cu trac iune integral

    3.2. Organizarea general a autobuzelor

    Avantaje: - simplitatea comenzilor motorului i transmisiei;

    - pozi ie favorabil a radiatorului;- posibilitatea amplas rii bagajelor n partea din spate i lateral.

    Dezavantaje:- nc rcarea pun ilor nefavorabil ;- izolare dificil a motorului fa de spa iul c torilor;- lungime mare a transmisiei longitudinale;- accesul la motor din interiorul autobuzului afecteaz confortul.

  • 20

    Avantaje:- distribu ie mai adecvat a nc rc rilor pe pun i;- flexibilitate mai mare privind organizarea spa iului interior;

    Dezavantaje:- transmiterea vibra iilor de la motor la podea afecteaz confortul;- dificult i n amplasarea radiatorului i antrenarea ventilatorului;- accesul la motor din interiorul autobuzului afecteaz confortul.

    Motor n spate, trac iune spate

    Motorul este amplasat n consol longitudinal sau transversal, vertical sau orizontal.

  • 21

    Avantaje:- distribu ie convenabil a nc rc rilor pe pun i;

    - organizare adecvat a spa iului interior;- posibilitatea de coborre a podelei;- bun izolare a motorului fa de spa iul pasagerilor, cu o bun protec ie la fum i zgomot;- se poate crea un compartiment voluminos pentru bagaje sub podea;- acces la motor din exteriorul autobuzului, eventual montarea lui pe un cadru extractibil n vederea

    ur rii opera iunilor de mentenan .

    Dezavantaje:- amplasare neconvenabil a radiatorului;- comenzi complicate pentru motor i transmisie;- complica ii ale transmisiei la pozi ionarea transversal a motorului.

    3.3. Organizarea general a autocamioanelor

    a) cabin retras ; b) cabin semiretras ; c1) cabin avansat , motor n cabin ;c2) cabin avansat , motor sub cabin n spatele axei pun ii; c3) cabin avansat ,

    motor sub podeaua plan a cabinei; c4) cabin avansat , motor ntre pun i

    Cabina retras : pre redus, accesibilitate u oar la motor, cabin spa ioas , acces facil n cabin ,spa iu mare pentru rezervoarele de combustibil, acumulatoare etc.

    Cabin avansat :Avantaje: lungime de gabarit a autocamionului mai mic , ampatament mai redus, nc rcare maiuniform a pneurilor, mic orarea masei proprii, manevrabilitate superioar a autocamionului,vizibilitate bun , accesibilitate foarte bun la motor i transmisie.Dezavantaje: complica ie constructiv datorit dispozitivelor de rabatere i fixare ale cabinei,complicarea sistemelor de comand a transmisiei i frnelor, acces n cabin mai dificil, desc rcareapun ii spate la mersul nenc rcat cu consecin e negative privind capacitatea de trecere pe terenuri cuaderen redus .

  • 22

    3.4. No iuni sumare asupra deplas rii automobilului

    Utilizarea automobilului const n transportul pe drumuri al pasagerilor, nc rc turilor sau alutilajului special montat pe automobil. Automobilul trebuie s nving rezisten ele, care apar ladeplasarea lui, deci energia mecanic dezvoltat de motorul automobilului este folosit pentrunvingerea rezisten elor ce apar la deplasarea automobilului.

    Cantitatea de energie consumat n unitatea de timp pentru nvingerea rezisten elor lanaintarea automobilului determin puterea necesar n fiecare moment, la arborele cotit almotorului.

    Valoarea limit a puterii dezvoltate de motor la o anumit tura ie a arborelui cotit estelimitat de parametrii motorului (tipul, construc ia i dimensiunile sale) i de valoarea rezisten elorcare, la o anumit vitez , pot fi nvinse de un automobil avnd un anumit motor.

    Fiind cunoscute puterea Pe [CP] dezvoltat de motor i tura ia arborelui cotit ne [rot/min] sepoate calcula cuplul motor Me [daNm] la arborele cotit al motorului:

    Me = 716,2 Pe/ne (1)

    Dup cum s-a v zut puterea dezvoltat de motor se transmite, prin intermediul mecanismelortransmisiei, la ro ile motoare ale automobilului. O parte anumit din putere se consum pentrunvingerea frec rii i a celorlalte rezisten e din mecanismele transmisiei Din aceast cauz putereala ro ile motoare PR este mai mic dect puterea la arborele cotit al motorului.

    Raportul ntre puterea la ro ile motoare ale automobilului PR i puterea dezvoltat de motor, Pese nume te randamentul transmisiei i caracterizeaz calitatea transmisiei n privin a pierderilor latransmiterea puterii de la motor la ro ile motoare. Randamentul transmisiei poate fi calculat cu rela ia:

    tr = PR/Pe = (Pe- Ptr) /Pe (2)unde Ptr este puterea pierdut n transmisie.

    Conform rela iei (2) puterea la ro ile motoare ale automobilului n func ie de putereamotorului se poate calcula cu rela ia:

    etrR PP (3)Valoarea randamentului transmisiei depinde de construc ia mecanismelor transmisiei i de

    condi iile de lucru, fiind n medie egal cu 90%, deci, pentru nvingerea rezisten elor din mecanismeletransmisiei se consum n medie 10% din puterea motorului.

    Datorit prezen ei mecanismelor transmisiei, tura ia ro ilor automobilului (pentrusimplificare se consider cazul de mi care n linie dreapt a automobilului cnd tura ia ro ilor dindreapta i din stnga este aceea i) este mai mic dect tura ia arborelui cotit al motorului. Pentru a ilustraacest lucru se noteaz cu i0 raportul de transmitere al reductorului central, care arat de cte ori tura iaro ilor motoare este mai mic dect tura ia arborelui cardanic sau, de cte ori cuplul motor la ro ilemotoare este mai mare dect cuplul motor al arborelui cardanic. De asemenea se noteaz cu icv raportulde transmitere al cutiei de viteze, care arat de cte ori tura ia arborelui cardanic este mai mic decttura ia arborelui cotit al motorului sau, de cte ori cuplul motor al arborelui cardanic este mai maredect cuplul motor al arborelui cotit al motorului.

    Cu nota iile adoptate, tura ia ro ilor motoare nR poate fi exprimat prin tura ia ne a arboreluicotit al motorului, n modul urm tor:

    cv

    eR ii

    nn0

    (4)

    Cunoscnd tura ia ro ilor automobilului, se poate calcula i viteza de naintare a acestuia. Pentruaceasta se noteaz cu r [m] raza ro ilor automobilului, raz la determinarea c reia se ine seama dedeforma ia cauciucului montat pe roat , deci la o rotire a ro ii automobilul parcurge un drum de

    r2 . Dac roata face nR rot/min, drumul parcurs de automobil pe minut n metri va fi egal cu

  • 23

    Rnr2 . Drumul parcurs ntr-o secund , adic viteza automobilului va fi de 60 de ori mai mic .Folosind rela ia (4) se ob ine viteza automobilului:

    cv

    ea ii

    nrV060

    2 [m/s] (5)

    saucv

    ea ii

    nrV0

    377,0 [km/h] (6)

    Cuplul motor la ro ile motoare ale automobilului se poate calcula cunoscnd puterea la ro ilemotoare i tura ia lor cu rela ia urm toare:

    MR = 716,2 PR/nR (7)Introducnd n aceast rela ie valorile lui PR i nR date de rela iile (3) i (4) i innd seama

    de rela ia (1) se ob ine:

    cvetre

    cvetrR iiMn

    iiPM 002,716 (8)

    mp ind momentul la ro ile motoare la raza lor, se ob ine for a periferic la ro ile motoare,care se noteaz cu FR:

    riiM

    rMF cvetrRR 0 (9)

    For a periferic FR este ndreptat n sens invers deplas rii automobilului i reprezintac iunea ro ilor motoare ale automobilului asupra drumului n punctele lor de contact (Fig.3.2).

    Fig. 3.2. For ele de interac iune a ro ilor motoare cu drumul

    Ac iunea reciproc a drumului asupra ro ilor motoare se exprim prin for a de reac ie Taplicat de drum pe ro ile motoare i este ndreptat n sensul de deplasare a automobilului. Deci, Treprezint o for mobil , numit for de trac iune. Dac nu se ine seama de rezisten a relativ micde rostogolire a ro ilor motoare, atunci for a de trac iune este egal n valoare absolut cu for aperiferic .

    T = FR (10)Aceasta permite ca la rezolvarea unor probleme practice s se considere n locul for ei de

    trac iune, for a periferic , ce se poate calcula u or cu rela ia (9).rimea for ei periferice la ro ile motoare este limitat de aderen a acestor ro i cu drumul,

    adic :mR ZF (11)

    unde: - coeficientul de aderen dintre roat i drum, care depinde de starea drumului;Zm - reac iunea normal la ro ile motoare.Pentru un drum uscat, cu acoperire artificial tare, coeficientul de aderen este n medie =

    0,6. Pe un drum alunecos, coeficientul de aderen scade de 2...3 ori, adic ajunge la valori 0,2...0,3.Dac ro ilor motoare ale automobilului li se transmite o for periferic n valoare mai mare

    dect for a de aderen , for a de trac iune nu cre te, iar ro ile ncep s patineze pe drum. M rimea

  • 24

    reac iunii normale Zm depinde de schema i construc ia automobilului. La un automobil cu doupun i cu ro ile motoare n spate Zm = Z2, iar dac are ro ile motoare n fa Zm = Z1. Dacautomobilul are toate ro ile motoare Zm = Z1 + Z2 = Ga (unde Z1 este reac iunea static pe punteadin fa , iar Z2 reac iunea static pe puntea din spate)

    3.4.1. For ele de rezisten la naintarea automobilului

    Ca rezultat al ac iunii drumului i aerului asupra automobilului aflat n mi care apar o serie derezisten e la naintare a c ror sum este echilibrat de for a de trac iune. Aceste rezisten e determincaracterul mi rii i valoarea vitezei dezvoltate de automobil.

    For a total la roat ob inut prin nsumarea for elor tangen iale de la toate ro ile motoare seutilizeaz la nvingerea rezisten elor la naintare formate din: rezisten a la rulare Fr, rezisten a laurcarea pantei Fp, rezisten a aerului Fa i rezisten a la accelerare sau rezisten a la demaraj Fd, dupcum este ar tat n Fig.3.3.

    Rezisten a la rulare Fr i rezisten a aerului Fa sunt totdeauna for e care se opun mi riiautomobilului. Rezisten a datorit pantei Fp se opune mi rii numai n cazul urc rii automobiluluipe un drum nclinat, la coborrea pantei devine for activ , iar la deplasarea pe drum orizontal esteegal cu zero. Rezisten a la accelerare sau rezisten a la demarare Fd ac ioneaz asupraautomobilului numai n timpul mi rii cu regim variabil, nesta ionar ( aV const.) i este totdeauna desens opus accelera iei. Astfel, la accelerarea automobilului (demarare) ea ac ioneaz ca for derezisten , iar la frnare ca for activ .

    Fig. 3.3. Schema for elor care ac ioneaz asupra automobilului

    Rezisten a total F la naintarea automobilului, n cazul cel mai general al mi rii (drumnclinat i vitez variabil ) este dat de rela ia:

    F = Fr Fp + Fa Fd (12)

    Deoarece rezisten a total la naintare n timpul deplas rii este echilibrat de for a total la ro ilemotoare, se poate scrie:

    FR = F = Fr Fp + Fa Fd (13)For a de rezisten la rulare Fr este condi ionat de pierderile datorit rul rii ro ii elastice pe

    suprafe e tari sau deformabile ale drumului. Pentru calcularea for ei de rezisten la rulare aautomobilului se consider un coeficient mediu de rezisten la rulare f, pentru toate ro ileautomobilului. Astfel, for a de rezisten la rulare pe un drum orizontal a unui automobil sau a uneiremorci se calculeaz cu rela iile:

    fGFfGF rrar ; (14)iar n cazul unui autotren cu n remorci, rela ia (14) devine:

  • 25

    fGGFn

    rar1

    (15)

    unde: Ga este greutatea total a automobilului sau autotractorului;Gr este greutatea unei remorci;

    f este coeficientul mediu de rezisten la rulare.Pe un drum nclinat cu unghiul , rela iile (14) i (15) devin:

    cos;cos fGFfGF rrar (16)respectiv:

    cos1

    fGGFn

    rar (17)

    Valoarea coeficientului de rezisten la rulare, pe drum cu acoperire tare, artificial , variazn medie ntre limitele 0,020,03, iar pe drumurile de p mnt, cu acoperire moale ntre limitele0,06...0,1.

    For a de rezisten la urcarea pantei Fp este dat de componenta greut ii automobiluluiparalel cu suprafa a drumului, adic :

    Fp = Gasin (18)unde: este unghiul de nclinare longitudinal a drumului.

    In cazul n care automobilul lucreaz n agregat cu remorc , for a de rezisten la urcareapantei se calculeaz cu rela ia:

    sin1

    n

    rap GGF (19)

    For a de rezisten a aerului Fa este for a la naintarea automobilului exercitat asupra acestuiade mediul de aer n care circul automobilul. Din totalul puterii consumate de un autoturism obi nuit,care s-ar deplasa cu o vitez de circa 100 km/h, aproape dou treimi se datoreaz for ei de rezisten aaerului.

    For a de rezisten a aerului const dintr-o rezisten de frecare, determinat de dimensiunile icalitatea suprafe ei automobilului i dintr-o rezisten de presiune i formare a turbioanelor,determinat de forma automobilului.

    For a de rezisten a aerului poate fi calculat cu rela ia:2

    aa VSKF (20)unde: K este coeficientul aerodinamic, caracterizat ndeosebi de forma caroseriei;

    S [m2] este sec iunea transversal perpendicular pe direc ia de deplasare a automobilului;Va [m/s] este viteza de deplasare a automobilului.

    Dac n rela ia for ei de rezisten a aerului viteza se introduce n km/h, ea cap forma:

    136,3

    2

    2

    2aa

    aVSKVSKF (21)

    For a de rezisten la demaraj Fd este o for care ac ioneaz asupra automobilului atuncicnd el se deplaseaz n regim tranzitoriu, confundndu-se n ultim instan cu for a disponibil pentruaccelerare. Aceast for se poate calcula cu rela ia:

    dtdV

    gG

    F aad (22)

    unde: este coeficientul maselor automobilului n mi carea de rota ie;dVa /dt este accelera ia automobilului.In concluzie se poate ar ta c echilibrul tuturor for elor care ac ioneaz asupra automobilului la

    mi carea rectilinie pe un drum oarecare, reprezint ecua ia bilan ului de trac iune, adic rela ia (13).Prin analogie cu ecua ia bilan ului de trac iune se poate scrie i ecua ia bilan ului de putere.

  • 26

    CAPITOLUL IV

    Predeterminarea parametrilor autovehiculelor in vederea efectu riicalculului de trac iune

    4.1. Predeterminarea parametrilor dimensionaliParametrii dimensionali ai autovehiculelor se refer la dimensiuni exterioare i

    dimensiuni interioare. Definirea acestor dimensiuni i codificarea lor se efectueazconform standardelor:

    SR ISO 4131 pentru autoturismeSR ISO 7656 pentru autocamioaneCodurile dimensiunilor (nota iile) se realizeaz folosind o liter majuscul

    specific tipului dimensiunii: L pentru lungime, H pentru n ime, W pentru l ime,D pentru diametru i V pentru volum. Aceste litere pot fi folosite i pentru definireaunor unghiuri potrivit regulii din standard. Codul complet se ob ine ad ugnd lalitera respectiv un num r, dup urm toarea regul :

    ntre 1 i 99 inclusiv, pentru dimensiuni interioare;ntre 100 i 199 inclusiv, pentru dimensiuni exterioare;ntre 300 i 399 inclusiv, numai pentru dimensiunile interioare ale vehiculelor

    utilitare;ntre 400 i 499 inclusiv, numai pentru dimensiunile exterioare ale vehiculelor

    utilitare;ntre 500 i 599 inclusiv, numai pentru dimensiunile sarcinii transportate de

    vehiculele utilitare.De pild , L101 reprezint ampatamentul n cazul autoturismelor, iar L401

    este ampatamentul n cazul autocamioanelor.In continuare, n general, se vor folosi nota ii mai simple, care pot fi

    manevrate cu mai mult u urin n diverse rela ii de calcul. Desigur, n buletine desur ri sau n alte situa ii, cnd este mai comod s nu se utilizeze defini ii ad-hoc,

    se vor folosi nota iile din standard.Relativ la dimensiunile exterioare, parametrii cei mai importan i sunt:

    ampatamentul L, lungimea de gabarit La, imea de gabarit la, n imea degabarit Ha, consola fa C1, consola spate C2, n imea liber de trecere (garda lasol) hs, raza longitudinal de trecere Rl, raza transversal de trecere Rt,, unghiul deatac 1, unghiul de degajare 2 i unghiul de ramp .

    Pentru dimensiunile de gabarit exist ni te limite maxime impuse denorme. Astfel, n ara noastr trebuie respectate condi iile (RNTR - 2 - Reglement rii norme tehnice n transporturile rutiere - ordin al Ministrului Transporturilor

    251/1999, STAS 863-85):La

  • 27

    O aten ie m rit trebuie acordat alegerii ampatamentului, care influen eaz nmod hot rtor caracteristicile de mas i dimensiunile autovehiculului, capacitateade trecere, stabilitatea, maniabilitatea i confortul la oscila ii.

    La autobuzele europene cu lungimea de 11 m i 12 m ampatamentul este de(5,4- 6,7) m. Pentru autobuzul obi nuit cu lungimea de 11 m, ampatamentul variazn limite restrnse de (5,50 - 5,60) m. In cazul autobuzelor urbane, se aleg valori maimici ale ampatamentului pentru a asigura o manevrabilitate mai bun i pentru aputea amplasa trei u i (cte una la fiecare consol ). La autobuzele interurbane, pentru

    rirea stabilit ii i a confortului se vor alege valori mai mari ale ampatamentului.La autocamioanele cu cabin avansat cu caroserie platform deschis si la

    cele cu cabin retras cu caroserie-furgon raportul L/La este 0,530,54. Laautocamioane 6x4 cu cabin retras raportul men ionat are valori n jurul a 0,75.

    4.2. Predeterminarea parametrilor de mas

    Pentru predeterminarea parametrilor de mas ai unui autovehicul n primul rndtrebuie evaluat masa proprie a automobilului de proiectat prin folosirea unor formuleempirice.

    Masa proprie a autoturismului define te clasa acestuia care se coreleaz i cucapacitatea cilindric . In tabelul 4.1 se prezint o clasificare a autoturismelor dupcapacitatea cilindric n clase i grupe n coresponden i cu masa proprie uscat . Oalt clasificare a autoturismelor europene (95% din cele vndute pe pia ), din care aufost eliminate cele foarte mici, autoturismele de sport i limuzinele de lux, conduce laurm toarele 5 clase, n func ie de masa proprie: A - 800 kg, B - 850 kg, C - 1050 kg,D - 1300 kg, E - 1550 kg. Acestor clase le corespund puterile maxime ale motorului[kW] n ordine: 40, 44, 55, 90 i 135.

    Tabelul 4.1

    Clasa GrupaCapacitateacilindric a

    motorului, cm3Masa proprie

    uscat , kg

    Foarte mic 1 < 849 < 6492 8501099 650799

    Mic 1 11001299 8008992 13001499 9009993 15001799 10001149

    Medie 1 18002499 115012992 25003499 13001499

    Mare 1 35004999 150018992 >5000 >1900

    n S.U.A. autoturismele sunt clasificate dup volumul interior util, considerndu-sedistinct autoturismele cu caroserie sedan i cele cu caroserie combi (break). Volumul

  • 28

    interior se determin potrivit unor norme riguroase. Autoturismele sedan suntmp ite n 5 clase:

    minicompacte (volum < 2,4 m3),subcompacte (2,40 - 2,80 m3),compacte (2,81- 3,08 m3),medii (3,ll- 3,70 m3) imari (> 3,39 m3).Autoturismelor combi le corespund urm toarele clase: mic (4,5 m3).Pentru un autoturism reprezentativ pentru 50% din produc ia european de

    autoturisme, propor iile i greutatea materialelor din care acesta se fabric sunt: 63%- o el; 7,2% - metale neferoase; 10,5% - materiale plastice; 4,4% - elastomeri; 2,65 -sticl ; 1,6% - masticuri i vopsele; 4,0% - textile i izolatori fonici; 6,7% - diversefluide.

    Aluminiul este principalul material neferos utilizat ntr-o propor ie de 6%. Peun astfel de autoturism cantitatea de aluminiu este de cca (60-65) kg. In anul 2005era prev zut ca aluminiul s reprezinte 10% din greutatea unui autoturism europeani 14% pentru un autoturism fabricat n S.U.A. Pentru reducerea greut ii se folosesceluri u or aliate, o eluri de nalt rezisten , aluminiu, magneziu i materiale

    plastice. Utilizarea o elurilor de nalt rezisten , nceput mai demult, comportanumite cerin e tehnologice, dar se pot ob ine reduceri de mas pentru pieselerespective de (1015)%.

    In general, n timp, ponderea materialelor feroase va sc dea, crescndponderea materialelor cu greutate specific mai mic i extinzndu-se gamacomponentelor din magneziu.

    Este de men ionat faptul c mic orarea masei unui subansamblu atrage dupsine i mic orarea masei altor subansambluri. Astfel, prin modernizareaautomobilului Lightweight Charger XL, masa pieselor fabricate din o el de naltrezisten s-a mic orat cu 170 kg, n timp ce masa total a automobilului a sc zut cu285 kg. In leg tur cu aceast reducere de mas exist o regul empiric pentruautoturismele din produc ia curent exprimat printr-un factor, care are valori ntre1,3 i 1,75, firma General Motors adoptnd valoarea 1,5. Aceasta nseamn , nultimul caz, c dac se reduce masa unui subansamblu cu 100 kg prin folosirea unuialt material, masa autoturismului se mic oreaz nc cu 50 kg.

    Printr-o proiectare adecvat i utilizarea materialelor u oare se pot ob inereduceri spectaculoase. Astfel, masa proprie a autoturismului Audi A2 1,4 l TDIreprezint 990 kg fa de 1220 kg ct este masa proprie medie a opt autoturismeavnd volumul interior comparabil. Diferen a de 230 kg mas proprie rezult , nprimul rnd, din reducerea important a masei caroseriei, a c rei structur derezisten este realizat din aluminiu. Reducerea masei caroseriei cu 120 kg i aechipamentului auxiliar cu 14 kg a condus la mic orarea masei motorului itransmisiei cu 31 kg, precum i a masei sistemului de rulare cu 65 kg.

    Un aspect important este acela c m surile impuse pentru sporirea siguran eiactive i pasive au condus, n ultimii 15 ani, la cre terea masei proprii aautoturismelor din clasa de mai sus cu 25%.

  • 29

    La aprecierea masei proprii trebuie s se in seama de condi iile concrete deexploatare, n particular de condi iile oferite de re eaua de drumuri.

    Masa proprie este dependent de dimensiunile autoturismului. La acela i spa iuutil, un autoturism mai nalt devine mai scurt i, ca urmare, va avea o mas propriemai mic . Aceasta nseamn un consum mai redus de combustibil la accelerare i laurcarea pantelor. Dar un autoturism cu o n ime mai mic va avea o rezisten aaerului mai mic i un consum mai redus de combustibil la viteze mari. Dependen amasei proprii fa de lungimea de gabarit a autoturismului este eviden iat n figura4.1.

    Fig. 4.1. Masa proprie a autoturismului n func ie de lungimea de gabarit

    O analiz statistic detaliat a pus n eviden faptul c un num r mare decaracteristici i performan e ale autoturismelor se afl ntr-o strns corela ie cu masaproprie a acestora, m0. Pe baza acestei analize n s-au stabilit rela ii empirice, valabilepentru autoturismele anilor '80.

    Pentru solu ia totul n fa ":

    ][99,6/104exp 0139,0

    0 mmmmL

    r = 0,877; L = 72,08 mm;

    ][85437,000116,0 3020 cmmmVh

    r = 0,893; Vh = 0,03 cm3;

    Pentru solu ia clasic :][39,3/289exp 0

    603,00 mmmmL

    r = 0,814; L = 69,18 mm;

    ][143016,400106,0 3020 cmmmVh

    r = 0,887; Vh = 154,6 cm3;

    Pentru toate solu iile de organizare general :

    ][163017,110253,0 020

    3 mmmmL

  • 30

    r = 0,896; L = 69,82 mm;

    ][31866,11011,3 3020

    4 cmmmVhr = 0,918; Vh = 244,91 cm3;

    In rela iile de mai sus se precizeaz valorile coeficien ilor de corela ie r si

    abaterea standard . Unii autori exprim masa total maxim n func ie de lungimea

    total La a autoturismului: man = 510,476 La -750,93 [kg].

    Stabilirea masei proprii a autocamioanelor se face prin intermediul coefi-cientului de tar , folosind datele de la modelele similare prelucrate statistic. ngeneral, odat cu cre terea sarcinii utile maxime constructive are loc sc dereacoeficientului de tar . Aceast dependen este prezentat grafic n figura 4.2 pentruautocamioane 4x2 i 6x4 cu caroserie platform deschis sau caroserie furgon-platform .

    Fig. 4.2. Coeficientul de tar n func ie de sarcina utilmaxim constructiv a autocamionului.

    Curbei din figura 4.2 i corespunde ecua ia:][106,5013,013,0156,1 342 ununung mmm

    n care mun se exprim n tone. Rela ia de mai sus are caracter statistic i estealc tuit pe baza datelor a 200 modele de autocamioane din anii '70.

    Binen eles, la alegerea coeficientului de tar i, respectiv, a masei propriitrebuie s se in seama de solu ia de organizare general adoptat i de parti-cularit ile constructive i de exploatare. Adoptarea unor valori mai mici alecoeficientului de tar trebuie s fie acompaniat cu m suri constructive adecvate i deutilizarea de materiale cu calit i superioare. Astfel, se folosesc tot mai mult o eluride nalt rezisten , aluminiu i materiale plastice. Aluminiul este folosit la realizareabarelor de protec ie, cabinelor, longeroanelor i traverselor, rezervoarelor de aer i decombustibil, sabo ilor de frn , carterelor de ambreiaje etc. Se folosesc, de asemenea,arbori cardanici i arcuri ale suspensiei confec iona i din materiale compozite.

  • 31

    4.3. Definirea spa iului pentru postul de conducere

    Conduc torului autovehiculului trebuie s i se asigure un spa iu i o pozi iecorespunz toare astfel nct:

    - postura sa s fie comod fiziologic;- s nu produc oboseal excesiv i mboln vire;- s existe libertate de mi care pentru ac ionarea volanului, manetelor de

    comand i pedalelor, care trebuie s fie accesibile i plasate astfel nct solicit rileconduc torului s fie minime;

    - s se asigure vizibilitatea corespunz toare.Pentru ara noastr , n cazul autocamioanelor, autobuzelor i

    troleibuzelor, exist urm toarele standarde:STAS R 10666/1-76 - Dimensiunile postului de conducere i amplasarea

    organelor de comand la autocamioane, autobuze i troleibuze - Condi ii ergonomice;STAS R 10666/2-76 - Determinarea elementelor postului de conducere i a

    locului pentru pasageri la autocamioane, autobuze i troleibuze - Manechintridimensional;

    STAS R 10666/3-76 - Determinarea elementelor postului de conducere i alocului pentru pasageri, la autocamioane, autobuze i troleibuze - Manechinbidimensional (plan).

    In urma determin rilor antropometrice se stabilesc a a-numitele grupedimensionale reprezentative. Grupa reprezentativ x % (0 < x < 100) este definit deo persoan reprezentativ avnd unele dimensiuni ale corpului (precizate) mai maridect dimensiunile corespunz toare a x % persoane din ntreaga popula ie adult .Altfel spus, x % din popula ia adult prezint dimensiunile respective mai mici saucel mult egale cu cele ale persoanei reprezentative.

    Potrivit standardelor men ionate sunt avute n vedere trei grupe reprezentative:10%, 50% i 90%.

    Corespunz tor grupelor reprezentative n STAS R 10666/2 i STAS R 10666/3se definesc manechinele tridimensionale i bidimensionale (figurile 4.3 i 4.4).

  • 32

    Fig. 4.3. Manechin tridimensional

    Pentru toate cele trei grupe dimensionale lungimea torsului se consideraceea i. Diferen ele apar la lungimile coapselor B i gambelor A. Astfel, pentrugrupele 10%, 50% i 90% sunt urm toarele valori, n ordine:

    A = 350, 417, 444 [mm];B = 408, 432, 456 [mm].

    Fig. 4.4. Manechin bidimensional Elementele manechinului sunt articulate i prev zute cu scal pentru a putea,

    sura unghiurile dintre liniile de referin ale segmentelor corpului. La amplasareamanechinului pe scaun, pentru diferite pozi ii, se pot m sura aceste unghiuri caretrebuie s aib anumite valori convenabile.

    Pozi ia conduc torului n automobile este definit , n primul rnd, prin pozi iapunctului H, ca fiind urma, pe planul longitudinal al automobilului, a axei teoreticede rota ie a coapselor fa de trunchiul omului reprezentat prin manechinultridimensional sau bidimensional. Punctul R corespunde pozi iei teoretice a punctuluiH pentru pozi ia de conducere sau de utilizare cea mai de jos i cea mai retras a

  • 33

    oric rui scaun, prev zut de c tre constructorul autovehiculului (corespunde cumanechinul de 90%).

    Fig. 4.5. Elemente de organizare ale postului de conducerepentru autocamioane, autobuze i troleibuze

    Dimensiunile postului de conducere i dispunerea organelor de comand ncazul autocamioanelor, autobuzelor i troleibuzelor se stabilesc n concordan cuSTAS R 10666/1-76 (fig.4.5). Elementele geometrice privitoare la o serie de lungimii unghiuri se aleg potrivit cu indica iile din standard incluse n tabele sub forma unor

    intervale, limite inferioare sau limite superioare.Se stabilesc, la nceput, linia orizontal a podelei, partea din fa a podelei

    dispus nclinat fa de orizontal i pozi ia tablierului dinspre motor (torpedoul)(fig. 4.6) Partea nclinat a podelei pentru sprijinirea piciorului trebuie s dep easc306 mm. Dup aceea se traseaz linia orizontal tangent la coaps i carecorespunde pernei deformate a scaunelor sub greutatea conduc torului. Distan a de laaceast linie pn la podea se alege potrivit cu datele de la modelele similare.Distan a de la marginea superioar a pernei scaunului pn la podea nu trebuie sdep easc (380 - 407) mm. L imea i lungimea pernei scaunului sunt stabilite prinstandard. Se plaseaz apoi manechinul corespunz tor grupei 90% ca n Fig. 4.6, astfelnct scaunul se afl n pozi ia cea mai ndep rtat de pedale i cea mai joas . Sepozi ioneaz manechinul astfel nct piciorul s se afle pe partea nclinat a podelei,iar unghiurile ntre segmentele acestuia trebuie s se ncadreze n limitelerecomandate. Se repet opera iile de mai sus cu manechinele 50% i 10%,modificnd corespunz tor pozi ia scaunului prin deplasare pe orizontal (deplasareamaxim trebuie s dep easc 100 mm) i pe vertical (deplasarea maxim trebuie sdep easc 80 mm).

  • 34

    Fig. 4.6. Pozi ionarea manechinului

    Se stabile te diametrul volanului innd seama de for a admisibil la obadaacestuia i de viteza unghiular ce trebuie realizat . Pentru autovehicule grelediametrul acestuia este de (430-600) mm. Se alege apoi unghiul s u de nclinare idistan ele de la punctul inferior al volanului pn la punctul R i linia de referin acoapselor (se folose te manechinul 90%). Unghiul de nclinare a axului volanului fade orizontal trebuie s fie ntre 50-80. De asemenea, se stabile te pozi ia axeivolanului fa de planul longitudinal de simetrie al scaunului. Este posibil s existe odeplasare lateral a volanului impus de cerin a asigur rii unui joc suficient ntrevolan i p ile cele mai apropiate ale cabinei (nu mai pu in de 80 mm).

    n continuare, se stabile te pozi ia pedalelor. In Fig.4.5, potrivit curecomand rile din standard, se precizeaz pozi ia relativ a pedalelor fa de planullongitudinal de simetrie al scaunului conduc torului i fa de pere ii interiori aicaroseriei sau alte elemente proeminente din interiorul acesteia. In standard nu suntdate recomand ri privitoare la dimensiunile pedalelor. In vedere lateral , pozi iapedalelor se realizeaz potrivit cu datele de la modele similare. Pozi ia pedalei deambreiaj i a pedalei de frn se define te prin distan ele l1, l2 i l3 (fig. 4.7).

    Cnd se ncepe ac ionarea pedalelor de ambreiaj i de frn trebuie s existeloc suficient pentru picior n raport cu volanul. Distan a optim l2 este considerat670 mm. Distan a l1 trebuie s fie astfel nct la cursa maxim recomandat pedala snu ating podeaua cabinei. Pentru o verificare adecvat trebuie s se precizeze ipozi ia punctului de articula ie al pedalei. Att n pozi ia ini ial de ac ionare apedalelor, ct i n cea corespunz toare cursei maxime trebuie ca unghiurile dintresegmentele corpului s se afle ntre limitele recomandate. Pedala de accelera ie seac ioneaz cu piciorul, sprijinindu-se permanent cu c lciul pe podea, deplasarea ei

    cndu-se prin rotirea labei piciorului din glezn , astfel nct, la mersul n gol almotorului, laba piciorului este perpendicular pe axa gambei. Se consider c distan al3 are valoarea optim 725 mm. Verific rile unghiurilor men ionate se efectueaz cumanechinele 10%, 50% i 90%, binen eles n concordan cu pozi iile modificate alescaunului.

  • 35

    Fig. 4.7. Dispunerea pedalelor

    Urmeaz plasarea manetei schimb torului de vitez i a altor manete caresunt necesare respectnd recomand rile din standard. De asemenea, se pozi ioneazsuprafa a aferent panoului pentru cadranele aparaturii de control i de bord.Ea se face astfel nct s fie direct accesibil privirii conduc torului, f ca acesta sexecute mi ri suplimentare. In acest sens, volanul nu trebuie s acopere suprafa arespectiv , mpiedicnd astfel urm rirea indica iilor aparaturii. Dispunerea aparaturiii a cadranelor se face urmnd principii ergonomice generale asociate cu cercet ri

    specifice domeniului.Cunoscnd pozi ia extrem a scaunului n spate se poate preciza pozi ia

    peretelui din spate al cabinei. In standard se impune distan a m = 600 mm (1100 mmcnd exist cu eta) ntre punctul cel mai de jos al volanului i peretele din spate alcabinei. L imea interioar a cabinei n zona umerilor conduc torului, la 490 mm fade punctul A, nu trebuie s fie mai mic de 1250 mm, cnd sunt dou locuri ncabin , i 1700 mm cnd cabina are trei locuri. Dac se prevede i un loc de dormit,

    imea trebuie s dep easc 1900 mm (l imea patului mai mare de 500 mm),n imea plafonului cabinei este astfel nct distan a de la punctul R pn la plafoneste de cel pu in 1000 mm, ea fiind m surat pe dreapta care face un unghi de 8 cuverticala. Distan a de la baza patului de dormit pn la plafon, m surat n planullongitudinal al autocamionului trebuie s fie mai mare de 600 mm.

    Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere n cazulautoturismelor se folosesc normele din SR ISO 3958:2000 AUTOTURISME.Accesul conduc torului auto la comenzile manuale".

    Elementele geometrice care sunt reglementate prin acest standard sunturm toarele (fig. 4.8): Hz, Wx, Wz, D, , i deplasarea pe orizontal a punctului R.Pentru toate aceste m rimi se indic fie un interval de varia ie, fie o valoare minim .

  • 36

    Fig. 4.8. Organizarea postului de conducere la autoturisme

    Elementele geometrice se definesc n raport cu punctul de contact al c lciuluicu podeaua n situa ia cnd este ac ionat pedala de accelera ie. In raport cu acestpunct se pozi ioneaz volanul prin Wx, Wz i . Pozi ia scaunului se precizeaz prinn imea punctului R i prin nclinarea sp tarului f a se preciza Hx. Nu se facpreciz ri privitoare la unghiul si unghiul dintre coaps i gamb (fig. 4.9) i nici ladimensiunile pernei scaunului, a a cum este la autocamioane i autobuze. La fel ca ncazul autocamionului, dup ce se fixeaz pozi ia podelei, a suprafe ei nclinate i atorpedoului, trebuie s se precizeze n profil pozi ia pedalei de accelera ie i cuaceasta i pozi ia c lciului. Apoi, cu manechinul 90% se g se te pozi ia cea maifavorabil a acestuia, caracterizat prin anumite valori ale unghiurilor dintre p ilecorpului.

    In leg tur cu unghiurile dintre p ile corpului care asigur confortulconduc torului i al pasagerilor se iau n considera ie 10 unghiuri i pentru un set devalori ale acestora se define te o clas , corespunz toare unei anumite pozi ii pescaun. In total au fost stabilite 11 clase. Aceste clase pot fi folosite n realizarea mai

    oar a organiz rii interioare a autoturismului. Prin considerarea a 5 unghiuri (Fig.4.9) se stabilesc trei nivele de confort: satisf tor, mul umitor i bun, a a cum seindic n tabelul 4.2.

    Fig. 4.9. Definirea unghiurilor dintre elementele corpului uman ezat pe scaunTabelul 4.2

    Unghiul,[0]

    Nivel de confortSatisf tor Mul umitor Bun

    80100 8496 859299131 107123 11111989101 9199 93974252 4450 464884124 92116 100108

  • 37

    Pentru pedalele de ambreiaj i de frn se consider c ar fi ideal, din punct devedere ergonomic, ca deplasarea acestora s fie ct mai mic . Factorii hot rtoripentru for ele la pedale i cursele acestora sunt unghiurile i , cu intervalele120130 i 90125. Ambele unghiuri se ob in prin dispunerea spa ial adecvat apedalelor i a scaunului. Dac se d valoarea for ei la pedal , se stabile te unghiul n concordan cu graficul din Fig. 4.10. Dependen ele din figura 4.10 corespundsitua iilor optime din punct de vedere ergonomic i sunt date pentru femei (grup 5%)i b rba i (grup 95%). S-au considerat dou moduri de ac ionare: n condi ii

    obi nuite, normale, i n situa iile de urgen , cnd trebuie aplicate for ele maxime.Cunoscnd acest unghi se precizeaz pozi iile pedalelor i scaunului. Dac acestepozi ii sunt date, atunci se pot determina cu acelea i grafice for ele disponibile.

    Fig. 4.10. For a la pedal n func ie Fig. 4.11. Elementele geometrice ale scaunului de unghiul dintre gamb i coaps conduc torului de automobil (condi ie optim )

    Valorile optime ale parametrilor scaunului sunt urm toarele (Fig.4.11):ls =(457601) mm;lp < 406 mm pentru femei scunde,lp = 432 mm ca un compromis, pentru cazul general;hp < (381406) mm;

    p = 6 (90% acceptabile valorile 5- 8);s = 105 (90% acceptabile valorile 102- l08).

    Urm rind Fig. 4.11 se poate scrie rela ia: s = p + s 90oIn pozi ia corespunz toare ac ion rii complete, pedalele de ambreiaj i de frn

    nu trebuie s ating podeaua. Considernd un anumit joc i innd seam de faptul cnici c lciul nu trebuie s ating podeaua, se pot stabili pozi iile celor dou pedale,respectiv centrele acestora. Unghiul fiind ales n concordan cu cele ar tate maisus, pentru un anumit grup reprezentativ se cunosc lungimile coapsei lc i lungimea

  • 38

    gambei lg, astfel nct este definit triunghiul TGH (Fig. 4.12). Pozi ia sa trebuie s fieastfel nct s se realizeze anumite unghiuri si s. Se pot scrie rela iile:

    cos222 gcgc llllHT , sinarcsin1 HTlg

    stz HThh 1cos , sx HTh 1sin

    n felul acesta se precizeaz pozi ia punctului H i pozi ia scaunului. Avndprecizat pozi ia gambei se poate preciza pozi ia piciorului i, respectiv, pozi iapedalei propriu-zise. Direc ia de deplasare a pedalei va trebui s coincid aproximativcu direc ia segmentului GT.

    Fig. 4.12. Pozi ia punctului H

    Pozi ionarea volanului, potrivit standardului SR ISO 3958, se face nraport cu punctul de contact al c lciului cu podeaua, alegndu-se m rimile Wx, Wzi (Fig.4.8) n intervalele recomandate. Nu se face precizarea pozi iei volanului n

    raport cu punctul R. Actualmente nu exist o dependen general valabil relativ lapozi ia volanului n raport cu punctul R. Pentru autoturisme europene de serie, pentrudistan ele lvx i lvz (Fig. 4.12) s-au stabilit urm toarele rela ii empirice:

    lvx = 356,84 - 0,1366 H30lvz = 244,37 - 0,1888 H30

    unde H30 reprezint distanta de la punctul R la podea.

    Fig.4.13. Pozi ionarea volanului n raport cu punctul R

    Se observ c distan a lvx este foarte pu in corelat cu H30, ceea ce denot c acest aspect alproiect rii este n strns leg tur cu maniera specific unui anumit constructor. La cre terea luiH30 are loc sc derea distan ei pe vertical lvz, corelarea dintre cele dou m rimi fiind destul destrns . Concret, aceasta nseamn c n imea punctului inferior al volanului fa de podea r mnerelativ constant . Se urm re te ca distan a H47 s fie suficient de mare. O analiz a datelor de lamodelele de serie arat c H47 >160mm. Se constat c , n general, unghiul volanului L25 scadeodat cu cre terea lui lvx. Diametrul volanului D9 are urm toarele valori:

  • 39

    (280350) mm pentru autoturisme de sport i de curse;(350420) mm pentru celelalte tipuri de autoturisme.

    CAPITOLUL V

    TRANSMISIA AUTOMOBILULUI

    Transmisia automobilului are rolul de a transmite momentul motorului la ro ile motoare,modificndu-i n acela i timp i valoarea n func ie de m rimea rezisten elor la naintare. Ea estecompus din: ambreiaj, cutia de viteze, transmisia longitudinal , transmisia principal (angrenajul nunghi), diferen ialul, arborii planetari i transmisia final .

    n figura 5.1 este reprezentat schema cinematic a transmisiei unui autocamion.

    Fig. 5.1. Schema cinematic a transmisiei unui autocamion

    1- motor; 2- ambreiaj; 3- cutia de viteze; 4- articula ii cardanice; 5- arbore longitudinal intermediar; 6-arbore longitudinal principal; 7- transmisie principal ; 8- diferen ial; 9- ro i motoare; 10- arbori planetari;

    11 - carter punte motoare

    5.1. AMBREIAJUL

    5.1.1. Destina ia, condi ii impuse i clasificarea ambreiajelor

    Destina ia ambreiajului. Ambreiajul face parte din transmisia automobilului i este intercalatntre motor i cutia de viteze, n scopul compens rii principalelor dezavantaje ale motorului cuardere intern (imposibilitatea pornirii n sarcin i existen a unei zone de func ionare instabil ).Ambreiajul serve te la decuplarea temporar i la cuplarea progresiv a motorului cu transmisia.Decuplarea i cuplarea motorului de transmisie sunt necesare la pornirea din loc a automobilului in timpul mersului pentru schimbarea treptelor cutiei de viteze. Ambreiajul serve te, n acela i timp,la protejarea la suprasarcini a celorlalte organe ale transmisiei.

    Condi iile impuse ambreiajului. Ambreiajul trebuie s ndeplineasc anumite condi ii, ianume:

  • 40

    - s permit decuplarea complet a motorului de transmisie pentru ca schimbarea treptelor se fac f ocuri;

    - necesite la decuplare eforturi reduse din partea conduc torului f a se ob ine ns o cursla pedal mai mare de 120-200 mm (limita superioar la autocamioane). For a la pedal , necesardecupl rii, nu trebuie s dep easc 150 N la autoturisme i 250 N la autocamioane i autobuze;

    - asigure n stare cuplat o mbinare perfect (f patinare) ntre motor i transmisie;- permit eliminarea c ldurii care se produce n timpul procesului de cuplare (ambreiere)

    prin patinarea suprafe elor de frecare;- permit cuplarea suficient de progresiv pentru a se evita pornirea brusc din loc a

    automobilului; - s fie ct mai u or de ntre inut i reglat i s ofere siguran n func ionare.

    Clasificarea ambreiajelor. Ambreiajele se clasific dup principiul de func ionare i duptipul mecanismului de ac ionare.

    Dup principiul de func ionare, ambreiajele pot fi: mecanice (cu fric iune), hidrodinamice,combinate i electromagnetice.

    Dup tipul mecanismului de ac ionare, ambreiajele pot fi: cu ac ionare mecanic , hidraulic ,pneumatic i electric .

    5.1.2. AMBREIAJELE MECANICEPrincipiul de func ionare a ambreiajului mecanic. Ambreiajul mecanic func ioneaz pe

    baza for elor de frecare ce apar ntre dou sau mai multe perechi de suprafe e sub ac iunea unei for ede ap sare.

    ile componente ale unui ambreiaj mecanic (Fig.5.2) sunt grupate astfel: parteaconduc toare, partea condus i mecanismul de ac ionare. Partea conduc toare a ambreiajului estesolidar la rota ie cu volantul motorului, iar partea condus cu arborele primar al cutiei de viteze.

    Pe volantul 1 al motorului este ap sat discul condus 6 de c tre discul de presiune (conduc tor)2, datorit for ei dezvoltate de arcurile 3. Discul condus se poate deplasa axial pe canelurilearborelui primar 7 al cutiei de viteze. Pentru a m ri coeficientul de frecare, discul condus esteprev zut cu garnituri de frecare. Discul de presiune 2 este solidar la rota ie cu volantul 1 prinintermediul carcasei 5.

    Partea conduc toare a ambreiajului este format din: volantul 1, discul de presiune 2, carcasa5, arcurile de presiune 3 i prghiile de debreiere 4.

    Partea condus se compune din: discul condus 6 cu garniturile de frecare i arborele primar 7al cutiei de viteze (arborele ambreiajului).

    Prin frecarea care ia na tere ntre suprafa a frontal a volantului i discul de presiune, pe de oparte, i suprafe ele discului condus, pe de alt parte, momentul motor este transmis arboreluiprimar al cutiei de viteze i mai departe, prin celelalte organe ale transmisiei, la ro ile motoare.

    Mecanismul de ac ionare este format din man onul cu rulmentul de presiune 8, furca 9, tija 10,arcul de readucere 11 i prghia pedalei 12.

    n figur , ambreiajul este prezentat n stare cuplat . Cnd se apas asupra pedalei 12 amecanismului de ac ionare a ambreiajului, for a se transmite prin tija 10 i furca 9 la man onulrulmentului de presiune 8, care va ap sa capetele interioare ale prghiilor de debreiere 4, iar acestease vor roti n jurul punctului de articula ie de pe carcas . In felul acesta, prghiile de debreieredeplaseaz discul de presiune spre dreapta, comprimnd arcurile 3. In acest caz, dispare ap sareadintre discuri i volant i, deci, i for a de frecare, iar momentul motor nu se transmite mai departe.

  • 41

    Fig. 5.2. Schema de principiu a ambreiajului

    Cuplarea ambreiajului se realizeaz prin eliberarea lin a pedalei, dup care arcurile 3 vorap sa din nou discul de presiune pe discul condus, iar acesta din urm pe volant. Ct timp ntresuprafe ele de frecare ale ambreiajului nu exist o ap sare mare, for a de frecare care ia na tere vaavea o valoare redus i, n consecin , va exista o alunecare ntre suprafe ele de frecare, motivpentru care discul condus va avea o tura ie mai mic . Aceasta este perioada de patinare aambreiajului. n aceast situa ie, se va transmite prin ambreiaj numai o parte din momentul motor. nperioada de patinare a ambreiajului, o parte din energia mecanic se transform n energie termic ,iar ambreiajul se nc lze te, producnd uzura mai rapid a garniturilor de frecare.

    La eliberarea complet a pedalei ambreiajului, for a de ap sare dezvoltat de arcuri estesuficient de mare pentru a permite transmiterea n ntregime a momentului motor f patinare.

    Clasificarea ambreiajelor mecanice. Ambreiajele mecanice, utilizate la automobile, seclasific dup mai multe criterii:

    Dup forma geometric a suprafe elor de frecare, pot fi: cu discuri (cele r spndite laautovehicule), cu conuri i speciale.

    Dup num rul discurilor conduse, pot fi: cu un disc (monodisc), cu dou discuri, cu mai multediscuri.

    Dup num rul arcurilor de presiune i modul de dispunere a lor, pot fi: cu mai multe arcuridispuse periferic i un singur arc central (simplu sau tip diafragm ).

    Dup modul de ob inere a for ei de ap sare, pot fi: simple (cu arcuri), semicentrifuge icentrifuge.

    Dup tipul mecanismului de ac ionare, pot fi cu ac ionare: mecanic , hidraulic , cuservomecanisme i automat .

    5.2. CUTIA DE VITEZE (SCHIMB TORUL DE VITEZE)

  • 42

    5.2.1. Destina ia, condi iile impuse i clasificarea cutiilor de viteze

    Destina ia cutiei de viteze. In func ie de valoarea rezisten ei care se opune naint riiautomobilului, trebuie modificat for a de trac iune a acestuia. Motoarele cu ardere intern aleautomobilelor permit o varia ie limitat a momentului motor, respectiv a for ei de trac iune. Dinaceast cauz , automobilele echipate cu motoare cu ardere intern trebuie s fie prev zute cu cutiede viteze cu scopul:

    - s permit modificarea for ei de trac iune n func ie de varia ia rezisten elorla naintare;

    - s realizeze ntreruperea ndelungat a leg turii dintre motor i restultransmisiei n cazul n care automobilul st pe loc cu motorul n func iune;

    - s permit mersul napoi al automobilului, f a inversa sensul de rota ie almotorului.

    Condi iile impuse cutiei de viteze. Cutia de viteze a unui automobil trebuie s ndeplineascurm toarele condi ii: s prezinte o construc ie simpl , rezistent i s fie u or de manevrat; sprezinte o func ionare f zgomot i s aib un randament ct mai ridicat; s aib o rezisten marela uzare; s fie u or de ntre inut; s asigure calit i dinamice i economice bune; s prezintesiguran n timpul func ion rii.

    Clasificarea cutiilor de viteze. Cutiile de viteze utilizate la automobile se clasific dup modulde varia ie a raportului de transmitere i dup modul de schimbare a treptelor de viteze.

    Dup modul de varia ie a raportului de transmitere, cutiile de viteze pot fi:- cu trepte (etaje), la care varia ia raportului de transmitere este discontinu ;- continue sau progresive, care asigur ntre anumite limite o varia ie continu a raportului de

    transmitere.Dup felul mi rii axei arborilor, cutiile de viteze cu trepte pot fi:- cu axe fixe (simple), la care arborii au axa geometric fix ;- planetare, la care axele unor arbori ai cutiei de viteze au o mi care n jurul unui ax central.Dup num rul treptelor de viteze, cutiile de viteze pot fi cu trei, patru, cinci, ase sau chiar mai

    multe trepte.Dup modul de schimbare a treptelor de viteze, cutiile de viteze pot fi cu ac ionare direct , cu

    ac ionare semiautomat , cu ac ionare automat .

    5.2.2. Cutii de viteze n trepteCutiile de viteze n trepte, cu arbori cu axe fixe sunt cele mai r spndite la automobile,

    deoarece aceste tipuri sunt simple din punct de vedere constructiv i deci fabricarea lor este ieftin .Cutia de viteze n trepte se compune din: mecanismul reductor sau cutia de viteze propriu-zis ;

    mecanismul de ac ionare; dispozitivul de fixare a treptelor; dispozitivul de z vorre a treptelor.Mecanismul reductor. Mecanismul reductor constituie partea principal a cutiei de viteze i

    serve te la modificarea raportului de transmitere, n func ie de varia ia rezisten elor la naintareaautomobilului.

    Mecanismul reductor se compune din doi sau trei arbori (Fig.5.3) pe care se afl montate maimulte perechi de ro i din ate (cu ajutorul c rora se transmite mi carea ntre arbori) i dintr-uncarter. Arborele primar P este n general i arborele ambreiajului. Arborele secundar S esteprev zut cu caneluri pe care pot culisa blocul ro ilor din ate 5-7 i man onul m. Arboreleintermediar I are fixat pe el ro ile din ate 2, 4, 6, 8. Dac ro ile cutiei de viteze ocup pozi ia dinFig.5.3 cnd motorul func ioneaz , automobilul st pe loc, deoarece mi carea se transmite de laarborele primar numai la arborele intermediar prin ro ile 1 i 2, arborele secundar fiind liber. naceast situa ie, cutia de viteze se afl n pozi ia neutr (punctul mort).

    Diversele trepte ale cutiei de viteze se ob in prin deplasarea pe arborele secundar a blocului dero i din ate 5-7 sau a man onului m (cu ajutorul furcilor f1 i f2). n felul acesta, mi carea se poatetransmite de la arborele intermediar la arborele secundar prin perechile de ro i 7-8, 5-6 i 3-4.

  • 43

    Fig.5.3. Cutia de viteze cu trei arbori:

    a sec iune; b schema cinematica

    Cutia de viteze cu trei arbori d posibilitatea ob inerii treptei de priz direct prin cuplareaarborelui primar cu cel secundar cu ajutorul cuplajului (man onului) m, a c rui dantur c se vacupla cu dantura c'. In aceast treapt cutia de viteze func ioneaz cu zgomot redus i cu randamentridicat.

    Treptele posibile ale unei astfel de cutii de viteze sunt date n Tabelul 5.1 (semnul x" indicro ile din ate angrenate).

    Tabelul 5.1

    Nr.treptei Num rul ro ilor din ate (Fig.5.3) Raportul de transmitere

    1 2 3 4 5 6 7 8 mI X X X X

    8

    7

    1

    21 z

    zzzi

    II X X X X6

    5

    1

    22 z

    zzzi

    III X X X X C - C"4

    3

    1

    23 z

    zzzi

    IVC - C m i4 = 1

    5.3. TRANSMISIA LONGITUDINAL (CARDANIC )5.3.1. Destina ia si p ile componente ale transmisiei longitudinale

    Transmisia longitudinal are rolul de a transmite momentul motor, f s -1 modifice, de lacutia de viteze la transmisia principal n cazul automobilelor organizate dup solu ia clasic ,precum i de la reductorul-distribuitor la pun ile motoare, i ntre pun i, n cazul automobilelor cumai multe pun i motoare.

    Necesitatea transmisiei longitudinale rezult din faptul c transmiterea momentului motor seface ntre doi arbori care au axele nclinate sub un anumit unghi. M rimea distan ei dintresubansamblurile legate de cei doi arbori depinde, pe de o parte, de nc rc tura automobilului irigiditatea suspensiei, iar pe de alt parte de denivel rile drumului care conduc la oscila ia p iisuspendate.

    ile componente ale transmisiei longitudinale sunt prezentate n Fig. 5.4. Cutia de viteze 5 estemontat pe cadrul 6, iar transmisia principal mpreun cu puntea motoare este legat de cadru prin

  • 44

    intermediul arcurilor 7. In acela i timp, axa geometric a arborelui secundar 4 al cutiei de viteze esteezat sub un anumit unghi n raport cu axa geometric a arborelui 8 al transmisiei principale, unghi

    care variaz n timpul deplas rii automobilului, deoarece variaz distan a dintre cei doi arbori nfunc ie de sarcina util , rigiditatea suspensiei i denivel rile drumului. Pentru a transmite momentulmotor de la arborele 4 la arborele 8, care au axele geometrice dispuse sub un unghi variabil , sefolose te transmisia longitudinal compus din articula iile cardanice 1 i 2, arborele longitudinal 3 icuplajul de compensare axial 9.

    Fig. 5.4. ile componente ale transmisiei longitudinale

    Transmisia longitudinal este compus din: articula ii cardanice, arbori longitudinali, cuplajede compensare axial i paliere intermediare.

    Transmisia longitudinal cu dou articula ii montate la capetele arborelui longitudinal(Fig.5.5.a) se utilizeaz la automobilele 4 x 2 cu ampatament mai redus. La automobilele cuampatament mare, pentru a m ri rigiditatea arborelui longitudinal i pentru a se mic ora tendin a devibrare, transmisia longitudinal este prev zut cu un arbore principal i unul intermediar(Fig.5.5.b). Cuplajul de compensare axial 4 permite ca distan a dintre cele dou articula ii cardanice

    varieze.In Fig.5.5.c se reprezint transmisia longitudinal utilizat la automobilele 4x4.

    Fig 5.5. Scheme de transmisii longitudinale utilizate la automobile:1- articula ii cardanice; 2 - arbore

    longitudinal; 3 - arbore longitudinal intermediar; 4 - cuplaj de compensare axial ; 5- palier intermediar; 6 - cutie de viteze; 7 - reductor-distribuitor; 8 - transmisie principal .

    5.3.2. Construc ia p ilor componente ale transmisiei longitudinale

  • 45

    Articula iile cardanice. Din punct de vedere constructiv, articula iile cardanice se mpart narticula ii cardanice rigide i articula ii cardanice elastice; articula ii cardanice deschise i articula iicardanice nchise.

    In func ie de viteza unghiular ob inut la arborele condus, articula iile cardanice pot fi;asincrone (cu vitez unghiular variabil ) i sincrone (cu vitez unghiular constant ).

    La automobile, cele mai r spndite sunt articula iile cardanice rigide, asincrone de tipdeschis.

    Articula ia cardanic rigid , asincron , de tip deschis. In Fig.5.6. sunt reprezentate elementelecomponente ale articula iei cardanice rigide asincrone, de tip deschis. Ea este compus din furcile 2i 11 i crucea 12. Furca 2 este prev zut cu flan a 1 cu ajutorul c reia se asambleaz , prinuruburi, de arborele secundar al cutiei de viteze. Furca 11 este prev zut cu butucul 10 care, fiind